ROBUST RELIABLE CONTROLLER DESIGN FOR A CLASS OF TIME-VARYING UNCERTAIN SYSTEMS

许多Ｈ∞控制设计是处理系统模型不确定性和外部信号不确定性的问题。然而在实际系统中，经常出现装置的传感器失效的情况，通常的Ｈ∞控制设计方法不能得到满意的性能，甚至造成系统不稳定。本文针对一类时变不确定性系统，在传感器故障情况下，提出了Ｈ∞控制器的一种设计方法。整个设计过程被简化为三个线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）来求解。严格的理论推导保证了方法的可行性。     

基于H2/H∞的双振动台解耦控制

研究了基于次优H2／H∞混合控制的振动台解耦控制器的设计方法，用缩减了高阶模态的降阶模型所设计的控制器对原系统进行解耦控制．引入了模型不确定性，克服了传统的基于模型逆的解耦控制系统鲁棒性能较差的缺点；利用双自由度控制结构的特点．将问题分解为H2和H∞两个次优控制器的设计过程，简化了问题求解的复杂性；通过整形技术提高了解耦控制的效果；与基于Riccati方程的求解方法相比．本文利用的线性矩阵不等式求解方法更具有灵活性和一般性；本文的仿真结果表明了次优H2／H∞解耦控制方法不仅具有良好的解耦性能，而且能够有效控制结构振动高阶模态的溢出。     

多时滞区间矩阵系统的H∞鲁棒控制

研究了系统矩阵、时滞矩阵和输入矩阵均含有不确定性的多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制问题。文中首先针对时滞系统ｘ（ｔ）＝ Ａｘ（ｔ）＋ Δ Ａｘ （ｔ－ τ）在 Ａ 稳定条件下，运用根轨迹法，导出时滞系统稳定的条件；接着运用该条件及 Ｈ∞控制方法和实对称矩阵集合最小上界定理，设计了多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制器。该设计方法把确定多个矩阵不等式共同解的复杂问题简化为求解单子代数 Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程，所得多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞控制律，对于所有允许的不确定性，可使闭环系统稳定，且使系统从扰动输入到控制输出的传递函数具有 Ｈ∞范数界。文中算例表明了该方法的有效性。     

着舰导引系统H∞控制器设计

舰载机着舰导引误差的最大来源是舰导气流扰动。为抑制气流扰动，提高舰载机自动着舰导引的精度，本文将Ｈ∞控制方法应用于着舰导引系统设计，将导引系统性能要求转化为对Ｈ∞控制分析的结构及权阵的选取。     

采用进化算法优化H∞加权阵的选取

在H∞控制设计中，加权阵函数直接反映了系统的稳定性和性能要求。本文提出了一种采用进化算法优化加权阵选取的方法，把控制系统的多个设计目标转化成不等式约束，将H∞控制器设计中加权阵的选取表示成一个多目标优化问题，并通过进化算法求解该优化问题。仿真结果表明，所提出的方法能够找到满意的加权阵，同时找到满足给定频域和时域性能指标要求的H∞控制器，是一种有效的加权阵选取方法。     

周视镜系统中的鲁棒伺服控制器

用H~∞控制理论设计伺服控制器,具有频谱直接定型的优点,但是经典的H~∞控制器是以最大最小原则来求解,即考虑到外部输入(包含伺服控制器所要跟踪的控制指令)为最恶劣的情况求取输出最小的控制解。工程应用中,控制指令往往不是最恶劣的输入,若将控制指令建模,将不确定的控制指令变为确定性输入,能改善H~∞控制器的性能指标。由于控制指令难以固定模型建模,本文合理假定控制指令为分段可微,对控制指令进行部分建模为积分环节,求出H~∞控制器不仅具有反馈结构,还具有指令前馈结构,并改善了跟踪性能。另外,本文以工程实例,讨论如何应用输出加权阵的选取来对系统进行频谱定型,以及装置不确定性的测量等工程设计中的技术关键,这些都具有一定参考价值。     

具有复合非线性特征不确定系统的自适应反推控制（英文）

针对一类具有复合非线性特征的不确定系统,提出了一种自适应反推多滑模近似变结构控制方案。基于模型分解的方法建立了具有复合非线性特征的执行器模型。论文设计径向基函数神经网络近似系统的未建模项,借鉴Nussbaum增益设计技术解决控制增益未知的问题,使用自适应律估计不确定干扰和神经网络近似误差的上边界。自适应近似变结构控制能够有效削弱控制信号的抖振,同时增强控制器的鲁棒性。基于Lyapunov稳定性理论,证明了整个控制系统的稳定性。该控制方案的主要创新点在于考虑并解决了不确定系统具有复合非线性特征的控制问题。最后,仿真结果证明了控制方案的有效性。     

金属材料晶粒大小测量方法的研究

主要研究了奥氏体不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ５ＴｉＡ、高温合金ＧＨ１３２和钛合金ＴＣ４等金属材料的晶粒大小测量方法，除用传统的金相方法外，主要探讨了无损检测技术（超声、衰减等）应用于晶粒大小的测量，试验结果表明：无损检测技术测量金属材料的晶粒大小具有直接性和非破坏性，该方法具有实用价值。     

水下潜器侧向变增益H∞控制系统设计

水下潜器是一种新型的战术武器，其动态响应特性随着攻击过程的变化而变化，这些变化要求控制系统随着飞行条件的变化进行调整，本文我对水下潜器的侧向系统，应用线性变参数（ＬＰＶ）方法设计了随速度变化的变增益Ｈ∞控制器，整个设计过程都是通过求解线性矩阵不等式（ＬＭｌｓ）来实现的，仿真表明，ＬＰＶ法优于传统的冻结系数方法，在整个攻击过程中，水下潜器都可以满足性能要求。     

不确定串联非线性系统具有L2增益的鲁棒自适应控制

研究了一类含有未知参数和干扰的串联非线性系统H∞鲁棒自适应控制问题。结合H∞控制和自适应控制，基于李亚普诺夫函数递推设计方法设计了H∞状态反馈自适应控制器，并且得出了控制器的精确解，避免了求解HJI不等式设计控制器的困难。该控制器不仅保证闭环系统ISS稳定，而且使得系统对于所有允许的参数不确定从干扰输入以可控输出的L2增益不大于给定的值。仿真结果表明了所设计的控制器的可行性和有效性。     

H∞理论在双振动台解耦控制中的应用

研究了基于H∞控制理论的振动台解耦控制的双自由度控制器设计方法，克服了传统的基于模型逆的解耦控制系统鲁棒性能较差的缺点．根据截去振动系统高阶模态的降阶系统设计H∞控制器，引入了模型的不确定性扰动；利用H∞控制的整形技术对控制对象进行整形，提高了闭环系统的解耦性能。通过简化的4自由度渠并考虑截去第4阶模态的模型进行控制器设计，仿真结果表明在5～2000Hz频率范围内，H∞解耦控制方法不仅具有较好的解耦性能，而且能有效控制结构振动高阶模态的溢出。     

∞滤波在GPS／INS组合导航系统中的应用研究

提出了ＧＰＳ／ＩＮＳ位置、速度、姿态组合方法，并把线性时变离散系统的Ｈ∞滤波应用于组合系统。由于ＧＰＳ存在多路径误差ＳＡ误差等原因，难以确定准确的噪声统计模型。Ｈ∞滤波对噪声的不确定具有鲁棒性，所以用于组合系统能取得高于Ｋａｌｍａｎ滤波的效果。文中对基于ＭｏｔｉｏｎＰａｋ惯性组件和三个Ｊｕｐｉｔｅｒ ＧＰＳ接收肌组成的组合系统进行了实验研究。实验结果表明，Ｈ∞滤波取得了较好的效果，特别是位置精度有     

一类具有极点约束的不确定采样系统鲁棒H∞状态反馈控制

为了适应干扰对系统输出的影响,本文研究了一类参数不确定采样系统具有极点约束的鲁棒H_∞状态反馈控制问题。在该控制器控制下,采样系统同时受到参数扰动和未建模扰动时仍然是稳定的,且扰动后各项性能指标变化较小。控制器的求得借助于求解一类具有LMI约束的凸优化问题,方法简单易行,为实际系统中的应用提供方便,最后给出了算例仿真,说明了本文方法的有效性。     

振动控制系统中几种范数及其应用研究

阐述了描述振动系统特性的几种范数。重点讨论了H2和H∞范数各自的特点及它们在振动控制中的物理含义及相关用途。分析了系统H∞范数的计算方法,并提出了一种优化算法。文中通过一个悬臂梁模型进行了仿真计算,验证了所提算法的正确性。研究表明,对于振动控制而言,从频带上来看,H2控制是同时抑制所有的共振峰,而H∞控制则仅抑制最大的共振峰。系统的H∞范数是诱导范数,它满足乘法特性,利用H∞范数可以方便地引入系统的非结构不确定性,进行振动控制系统的鲁棒性分析。     

基于LMI的鲁棒H∞状态估计

给出了基于线性矩阵不等式（ＬＭＩ）鲁棒Ｈ∞状态估计器的设计过程，该方法克服了基于代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程（ＡＲＥ）中处理不确定性的限制，整个设计过程完全通过求解三个ＬＭＩ很到，简化了设计过程，在惯性导航系统（ＩＮＳ）地面自对准中的应用表明，其于ＬＭＩ的鲁棒Ｌ∞状态估计器在系统具有不稳定性时，仍然能估计误差保持收敛，优于传统的性能状态估计。     

用假想磁荷模型计算三维静磁场的解耦问题

本文提出了用假想磁荷模型计算三维静磁场的解耦概念和实施方法,较好地解决了假想磁荷模型中的磁位跃变边界问题。通过实例计算,证明了该概念和方法的正确性。     

基于幅度补偿的混凝土合成孔径聚焦成像方法

合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)通过叠加邻近多道通的回波信息,可增强目标缺陷的信号特征,被广泛应用于超声无损检测领域。对于大深度混凝土结构的无损检测问题,由于超声波的衰减作用明显,传统B扫描及SAFT方法的成像效果均不理想。为提高混凝土超声成像的质量,测定了混凝土中超声波传播的相对衰减系数,引入幅度补偿技术对微弱回波信号进行幅度补偿,然后再对补偿信号进行SAFT成像处理,进一步增强了超声成像效果。人工混凝土块实验表明,本文所提方法比传统成像方法具有更高的成像分辨率,底部缺陷反射更加清晰,同时内嵌铁管及木块的实验均验证了本文方法的有效性。     

基于模糊小波神经网络的四旋翼飞行器鲁棒自适应控制

针对四旋翼飞行器的飞行控制问题,提出了一种基于模糊小波神经网络的鲁棒自适应滑模控制方法。首先利用牛顿-欧拉方程得到四旋翼飞行器的动力学模型,然后用模糊小波神经网络在线逼近系统中的外部扰动和未建模不确定动力学特性,最后提出鲁棒自适应滑模控制算法,通过Lyapunov稳定性理论证明了整个飞行控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提出控制方法对外界干扰和模型的不确定性具有较好的鲁棒性和自适应性。     

H∞控制及其应用

本文叙述了Ｈ∞控制器设计的频域法和代数法，在频哉法中介绍了标准问题的模型匹配解法和丁谱分解法；在代数法中介绍了多项式法，直接状态空间法，最后简述了几个实际应用的例子。     

鲁棒低阶自适应控制器的设计

本文提出了一种自适应控制系统设计的新方法,利用该方法设计的自适应控制器具有低阶的控制结构和良好的控制性能,数字仿真结果证明了其有效性。